变角度曲面仿真加工【13500字】【优秀机械毕业设计论文】
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角度
曲面
仿真
加工
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机械
毕业设计
论文
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文档包括:
说明书一份,47页,13500字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
前 言
本次设计是一次综合性的练兵设计,是对我们四年来所学知识的一次检验,在设计中既巩固了所学的知识,又为走向工作岗位奠定了良好的基础。因而,我们必须认真、谨慎、踏实、一步一步、绝不马虎地完成设计。从而给四年大学生活画上一个完整的句号!
毕业设计是一个重要的教学环节,通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论的差异。在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力,把我们所学的课本知识与实践结合起来,起到温故知新的作用。
本次设计说明书包括方案设计、技术设计、工程图绘制三个阶段。按设计顺序又分为毕业实习、拟定方案、设计分析、编写说明书等。
本次设计中,得到了冯占荣老师的细心指导,在此表示衷心的感谢。
限于水平,在设计中还存在不少问题,敬请老师予以批评指正。
目 录
1 使用软件和产品零件介绍
1.1 CAD/CAM制造的现代化 1
1.2 用二维图尺寸加工尺寸说明分析 4
2 可乐瓶底三维造型
2.1 造型图 4
2.2 造型方案 4
2.3 造型步骤 5
2.3.1绘制截面线 5
2.3.2生成网格面 13
2.3.3生成直纹面 13
2.3.4曲面实体混合造型 14
3 可乐瓶底凹体加工
3.1 加工前的准备 17
3.1.1设定加工刀具 17
3.1.2 后置设置 18
3.1.3 设定加工毛坯 18
3.2 可乐瓶底的知识加工 19
3.2.1知识库参数设置 20
3.2.2知识加工操作 23
3.3 可乐瓶底的常规加工 25
3.3.1等高粗加工刀具轨迹 26
3.3.2精加工参数加工刀具轨迹 27
3.3.3轨迹仿真、检验与修改 28
3.3.4生成G代码 29
3.3.5生成工序单 30
4 可乐瓶底凸体的造型和加工
4.1 曲面实体凸体造型 32
4.2 可乐瓶底凸体加工 33
4.2.1加工前的准备 33
4.2.2 后置设置 34
4.2.3 设定加工毛坯 35
4.3可乐瓶底凸体的知识加工 35
4.3.1知识库参数设置 33
4.3.2知识加工操作 39
4.4可乐瓶底凸体的常规加工 40
4.4.1等高粗加工刀具轨迹 41
4.4.2等高精加工刀具轨迹 42
4.4.3 轨迹仿真、检验与修改 43
4.4.4生成G代码 44
4.4.5生成工序单 45
参考文献 46
致谢 47
附录 48
变角度曲面数控仿真加工
摘要:CAXA制造工程师使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制,不论是经验丰富的专业人员,还是刚接触CAXA制造工程师的初学者,CAXA制造工程师都能为您提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境,具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能,使您的设计更快,并获得更高的交互性能。CAXA制造工程师支持网络环境下的协同设计,可以与CAXA协同管理或者其它主流PC/PLM软件集成工作。利用CAXA制造工程师,人人都能够更快地从事创新设计。
关键词:CAXA制造工程师;实体造型;数控加工;
Abstract:CAXA make engineer make the solid design surmount the traditional parameterization modeling the limit which received in the complex aspect, no matter were the experienced specialist, or the beginner who just contacted CAXA to make engineer, CAXA make engineer all be able to provide the convenience for your the operation. It uses the mouse to tow and puts the type all really three dimensional operating environment, which has the incomparable running rate, the flexibility and the formidable function, causes your design to be quicker, and obtains much higher interactive performance. CAXA make engineer support the coordination design under the network environment, can work together with the CAXA coordination management or other mainstream PC/PLM software integration work. Using CAXA make engineer, everybody all can be engaged in the novel design quickly.
Key words: CAXA makes engineer; Entity modeling; Numerical control processing;

- 内容简介:
-
毕业设计(论文)任务书 I、毕业设计 (论文 )题目: 变角度曲面的数控加工仿真 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求: 本课题旨在设计一种变角度曲面零件并通过数控仿真对其进行加工分析,使学 生了解和掌握 变角度曲面的建模及加工 机理,影响因素,前沿发展概况及发展动态。 本设计是参考现有的变角度曲面原形及其数控编制方式,在此基础上在 三维 设计平台上设计一种变角度曲面零件,并采用相应软件对其进行仿真分析研究, 以达 到该零件加工后 能达到基 本符合实际要求。通过此过程的学习, 使得 其 明白和熟 悉 机 械设计及数控仿真 过程的主要思想和方法,培养学生应用所学知识独立分析问 题、解 决问题的能力和应用计算机的能力。 业设计 (论文 )工作内容及完成时间: 1. 搜集有 关资料,熟悉 数控仿真的 原理,撰写开题报告 周 2. 相关外文文献资料的阅读与翻译( 6000 字符以上) 周 3. 初定 变曲面零件的 尺寸 及模型 周 4. 变曲面零件 的设计与计算 周 5. 绘制 变曲面零件的 结构 图 周 6. 对变角度曲面零件凸模和凹模 进行仿真 加工 周 7. 撰写毕业论文 周 8. 答辩准备及毕业答辩 周 、主 要参考资料: 1. 造工程师 P/胡松林主编 北京航空航天大学出版社 ,. 械绘图实用教程 / 张永茂 主编 机械工业出版社 ,. 机床数控技术 /李郝林主编 机械工业出版社 ,. 造工程师 控加工编程标准教程 /宋卫科等编 北航大学出版社2003 5. 体设计 2006 时尚百例 / 袁巍等编 机械工业出版社 ,6. 机械制造技术 /王道宏主编 浙江大学出版社 ,. 造工程师 P/胡松林主编 北京航空航天大学出版社 ,空工程 系 机械设计制造及其自动化 专业类 0881054 班 学生(签名): 填写 日期: 年 月 日 指导教师(签名): 助理指导教师 (并指出所负责的部分 ): 机械设计 系主任(签名): 附注 :任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。 1 件 是美国参数技术公司( 下的 名 ,是参数化技术的最早应用者,在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位, 现今主流的 别是在国内 产品设计领域占据重要位置。 第一个提出了 参数化设计 的概念,并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外,它采用模块化方式,用户可以根据自身的需要进行选择,而不必安装所有模块。 的基于特征方式,能够将设计至生产全过程集成到一起,实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站,而且也可以应用到单机上。 采用了模块方式,可以分别进行草图绘制、零件制作、装 配设计、钣金设计、加工处理等,保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 计算机仿真技术就是应用计算机对系统的数学模型求解,以研究实际系统运行的性能的技术,由于计算机仿真是应用计算机中的数学模型做实验,与用实物做实验比较,具有经济、安全、实验周期短等特点。 机床制造业是其它机械加工行业的基础行业,机床做为其它机械产品制造的基础、其作为 母机 作用的重要性是鲜而易见的。在机床的设计制造过程中引进仿真技术可以大大缩短机床的研发周期、降低机床的研发成本、提高机床的可靠性。 基于 对一简化机床从建立 模型、装配、到机床运动仿真、分析的全过程,简述了仿真技术在机床行业机床设计过程中的应用。 技术是计算机仿真系统的数学模型求解,研究了实际应用系统运行的技术性能,计算机模拟 同时也 是应用程序,因为计算机的实验数学模型, 而且 经济,安全,测试物理实验周期短等。 机床工具 作为其他机械制造机床的基础 ,使得 其他加工机床制造业是工业的发展 ,而且 作为 “ 母船 ” 的作用的重要性是显而易见的。在机械设计与 运转过程中 仿真技术的引入可以大大缩短开发周期机降低机器工具的研究和开发成本,提高整机可靠性。 2 数控机床主轴箱主要包括电动 机,传动系统和主轴部件,主要用来实现机床的主运动,它应该具有一定的转速和一定的变速范围,以便采用不同的材料的刀具,加工材料,不同尺寸,不同要求的工作,并能很方便的实现机器的开始和停止,变换速度,改变方向和制动等等。 机构运动仿真主要包括机构连接,添加驱动器,运动仿真和结果分析四个过程,要保证组建能够运动,组建装配时不能被锁死,而是要根据各个组件的运动情况及彼此间的相对的运动情况,通过各种连接关系的设定,以限制组件的运动的自由状态。 在设定好连接以后就要设定机构运动的运动装置,主要包括设置运动装置的名称和分布 图。分布图有位置,速度及加速度等三种规格,每一种规格又可设定八种不同的方程式,并可以现实方程式的图形。 配,模拟,分析 具,旨在确定: 假设该机器功能,实现螺纹加工 计目标分析 机床要实现螺纹加工,就要求机床的主运动部分和工件进给部分有一个确定的传动关系, 1 = S 1(主轴) 97 S - 从主轴 到 丝杆 的总 传动比 : 机床螺纹的导程 (例如: 的 12毫米) ; S 被加工螺纹的导程 ; 由上面的方程, 改变 种各样的螺纹 。 最终, 机床模型可简化为 齿轮,蜗杆传动组,齿轮齿条传动组 ;通过设置 齿轮参数 , 获得 参数 轮条传动组组合在一起来实现的, 也可以 由螺钉螺母组还实现,本文采用前者。 3 解决该系统,并研究了实际系统运行的技术性能,计算机仿真应用程序,因为计算机的数学模型实验,实验用的比较类型,与经济,安全的实验周期短等。 维造型能力 非常强 , 该机制的模块还具有运动 /动力学仿真,动态,静态,力量平衡,仿真,分析能力 并且 机制提供了一个 轮,齿轮,齿轮,螺旋机制,如复杂的模拟和分析各种机构。 计 模 使用 E “ 从公式 ” 的方法 应用 渐开线齿廓方程以 获得模型 渐开线齿轮的设计是公式为: 转换成 =2 = 吨 9745 x = r * ) +) * * 80 x = r * ) ) * * 80 z = 0 后一个模型的建立可用于 关系 ” ,这样,同样可以通过一个齿轮类型,不同大小的齿轮建模的实现。 相匹配的齿轮,只是改变它 “ 参数 ” 可以在数值模拟完成。 蜗杆,蜗轮,建模和建模步骤机架齿轮基本相同,只有蜗轮,蜗杆,齿条齿廓方程的正齿轮使用的是不同的。 蜗轮齿廓方程为: r = 2 = t * 45 x = r * ) + ) * * 80 x = r * ) - ) * 80 4 z = m * q / 2 蜗杆齿廓方程为: 1)螺旋式: r = m * q / 2 = t * 360 z =- t * )渐开线方程: r= 2 =t*60 x=r*)+)* *80 x=r*) )* *80 z=0 机架连续梯形轮廓, 是一个简单的轮廓无需建立方程 。在这方面,各种功能组件,实现了机床 模型 型。 配,模拟,分析 首先 在 块中进行 组装,然后转移到 机制的模拟和分析,随着越来越多的复杂的机构可能会更多的错误,所以使用一些重新装配仿真,分析,仿真,数据分析 完成 后, 对 新的部件,再分析,模拟方法逐渐由部分到整体的实现机床模型的正确建立。 在 机制分析可衡量的数量:位置,速度,加速度,连接反应,净负荷的势头。 在 机制来衡量的模型参数来衡量不同的运动项目,如果不能满足,然后再重新建立 新 的模型,进行模拟,分析和模型再次达到设计要求。 通过这些分析,以提高再仿真,并符合设计要求完善 的 功能,最终形成原型机的一部分之后,仿真结果。 3 虚拟数控 机床具备的特点: 5 好的结构 良好的结构性包括三个方面。 真实机床相似的结构。具有与真实机床相似的结构使虚拟机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失。一个与真实机床相似的结构能使其设计者以直观的方式设计和修改系统。 拟机床各模块的颗粒性。虚拟机床各模块的颗粒性使每个模块能彼此独立地被开发和工作,从而增强了虚拟机床的可操作性和可管理性。 模块合适的颗粒度。虚拟机床各模块颗粒度的合适与否取决于每个模块的抽象度是否定义 合适,以便使虚拟机床既是一个能概括各种类型的数控机床的抽象框架,又能方便地挂接具体的模块来仿真某种特定类型的数控机床。 善的图形接口 完善的图形接口使用户既能象在真实环境中那样完全操作虚拟数控机床,又能完全真实地以图像的形式观察机床运行的各种状态和各种机床运行参数,从而最大限度地提高人机融合程度。 全的符号数据接口 完全的符号数据接口能使虚拟机床的各种静止和运行状态以符号数据的形式被外界感知,从而提供了与其他制造软件的无缝连接。外界也能通过输入符号数据对虚拟机床进行控制。 大 的网络支持功能 强大的网络支持功能使虚拟机床为各种真正的制造资源服务,从而在连接意义上提高其与外界制造资源的相互操作性。 准数据格式 虚拟机床由于采用标准数据格式存储、传输和处理数据因而能够在语义意义上提高其与外界制造资源的相互操作性。 4 结束语 6 随着 最终样机的设计。随着如 大缩短了新产品的设计周期,并通过数字模型分析,我们可以早期发现产品缺陷和修改,以达到优化设计的目的 ;直接在数字模型, 而不必投资于产品生产,有效的成本节约大量的人力和财力资源运动和模拟各种材料性能。仿真技术在机床行业,以及各种机械行业的应用是很有帮助的。 7 is a AE of is in an in as by Is AE in of to an of a to In it to to to on be to of of of It be to be to a to to to is of on s to is of in of is of as of is to In of of 8 on a of in in 1 is a as is s as a of is In is of a to it a in to a of of to of be to of to of On to 9 of of be up to be of an 2 .1 to of .2 of to a 1 =1 S = - to 1= 12 ; S - is of to be by he 1by a to be by is a of to to of of 10 as an D is of a of to a to as of of 2.3 he E of of is to is E =2 9745 = R * ) +) * - * 80 X = R * ) ) * - * 80 Z = 0 a be E in to be a on of be in 11 of of is R = 2 = t * 45 X = R * ) + ) * - * 80 X = R * ) - ) * - * 80 Z = m * q / 2 1) R = m * q / 2 = t * 360 Z = t * ) R= 2 =t*60 X=r*) +) * *80 X=r*) ) * *80 Z=0 12 is a of In to of in E be so of is by to of of of to of I n to of to if to up a to in to of a of of 3 C 3.1 to of of in 13 or A is in to in an to so be s on on of is so is a of NC be to a of be in a as of C to of a of of 3.3 a to in of a of a of in 14 3.5 of so it be to E of of in is of E,3D we so as to of in to in a of in as as a of 毕业设计(论文) 题目 变角度曲面数控仿真加工 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 088105410 学 生 姓 名 傅 磊 指 导 教 师 冯 占 荣 填 表 日 期 2012 年 5 月 20 日 1 毕业设计(论文) 题目 变角度曲面数控仿真加工 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 088105410 学 生 姓 名 傅 磊 指 导 教 师 冯 占 荣 填 表 日 期 2012 年 5 月 20 日 以下填写内容各专业可根据具体情况进行修改,但每个专业应保持一致。 2 一选题的依据及意义 : 选题的依据 在现代化工业生产中, 60%90%的工业产品需要使用模具加工, 模具工业已成为工业发展的基础 。 作为制造业基础的机械行业,据国际生产技术协会预测 , 21 世纪机械制造业的零件,其粗加工 的 75%和精加工的 50%都将依靠模具完成。因此模具行业已成为国民经济的重要基础工业。随着企业的发展,一个机械企业要想在竞争中立于不败之地 。 首先这个企业要有自己的加工后台。而此加工后台必须有自己的模具才能不依靠其他企业而生存,所以模具的设计与开发尤为显得重要,所以我据此写下此论文 开题 报告 。 选题意义 选择变角度曲面数控仿真加工 这个课题, 使我对 模具 零件有了比较深的了解,使我对工艺路线的设 计更加的娴熟,进一步加深了对零件工艺路线编写的能力,对于 制二维图和三维图更加熟练,对 于仿真加工 理解的更深刻, 对 于数控 机床方面的实识有了更全面的了解,而且这次毕业设计是对我综合能力的 一 次检验,能让我对以前所学知识有了复习和深入,更加强了自己动手设计的能力,对以后遇到问题能独立思考完成能力的培养。 由北京北航海尔有限公司开发的 造工程师软件具有易学易用的特点,灵活、强大的造型功能与自动编程功能可以实现复杂零件的造型设计和加工代码的生成,同时还可以通过直观的加工仿真来检验加工工艺和 代码质量 。供了多种先进的粗加工技术,以提高零件加工的效率和质量。 具有丰富的曲面精加工功能,可以从中选择最好的方法,加工最复杂的零件。 多轴加工功能,为零件的加工提供了更多的灵活性 。 一 国内外研究概况及发展趋势(含文献综述): 摘要: 随着高新技术的发展,人们对外观美学效果的需要,复杂曲面的应用也越来越广泛。 但是复杂曲面的应用在应用方面仍然需要取决于力学特性和功能的需要和满足人们对产品外形的需要。变角度复杂曲面的发展和实现, 又取决于变角度复杂曲面的设计技术和加工技术。所以我们从 3 个方面分别阐述它们的研究现状和发展趋势:变角度复杂曲面设计技术,变角度复杂曲面加工技术,变角度复杂曲面加工设备。指出变角度复杂曲面设计技术,加工技术及加工设备发展存在的主要问题,对其发展趋势进行科学 3 预测。 关键词: 变角度复杂曲面 精密 加工 装备 现状 趋势 一 前言 随着全球经济的发展,市场竞争日趋激烈,具有变角度复杂曲面的产品越来越多,广泛应用于模具,能源,交通,航空,航天,航海, 等领域,变角度复杂曲面的复杂性主要体现在: 许多边缘学科,高科技产品领域对产品涉及的曲面造型有很高的精度要求,以达到某些数学特征的高精度为目的;现代社会中,人们在注重产品功能的同时,对产品的外观造型提出了越来越高的要求,以追求美学效果或功能要求为目的。因此,进一步提高变角度复杂曲面的设计和加工水平成了国外竞相研究的焦点。 二 主题 1 变角度复杂曲面设计与加工技术的发展 角度复杂曲面造型设计的发展及现状 变角度复杂曲面造型技术是计算机辅助设计和计算机图形学中最为活跃,同时也是最为关键的学科分支之一,它随着 术的发展而不断完善,渐趋成熟。它主要研究在计算机图像系统的环境下对曲面的表示,设计,显示和分析,源于飞机,船舶的外形放样工艺。从研究领域来看,变角度曲面造型技术已从传统的曲面表示,曲面求交和曲面拼接,扩充到曲面变形,曲面简化,曲面重建,曲面等距性。 此外,随着工业生产的发展和需要,其他学科的技术方法被引进到计算机图形学中来,形成一种融合的趋势,出现了许多新造型方法的研究:如基于物理模型优化的曲面造型方 法、基于力密度方法的曲线曲面的造型方法等。 角度复杂曲面 反求技术的发展和现状 反 求技术 ,也称逆向技术、 反向技术 ,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测 量 ,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的 型的过程 ,是一个从样品 生成产品数字化信息模型 ,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。 随着计算机、数控和激光测量技术的飞速发展,反求技术不再是对己有产品进行 简单的 “ 复 4 制 ” ,其内涵与外延都发生了深刻变化,成为家电、汽车、玩具、轻工、 建筑、医疗、航空、航天、兵器等行业最重要的产品设计方法之一,是工程技术人员 通过实物样件、图样等快速获取工程设计概念和设计模型的重要手段 。 复杂曲面反求技术是 20 世纪80 年代初分别由美国明尼苏达采矿制造公司、 日本 名古屋工业研究所以及美国思博明仪器设备有限公司提出并研制开发成功的。目前, 已有一些高等学校和企业正致力于这方面的研究。如浙江大学、西北工业大学、南京 航空航天大学、西安交通大学、清华大学、上海交通大学、华中科技大学等先后开展 了复杂曲面反求工程 题的研究。 学自由 变角度曲面 加工技术的发展 加工高精度 变角度复杂曲面 光学零件代表了超精密加工技术的最高水平。 由于对光学自 由曲面零件的形状精度要求达到 微米、亚微米级,表面粗糙度达到纳米、亚纳米级, 必然使得光学自由曲面加工的复杂程度远比传统球面和非球面要高得多。但是,由于 光学自由 变角度复杂曲面 零件在工业上应用广泛,使得其成为复杂曲面加工技术的重要研究领 域。 由于曲面光学零件属于难加工的硬脆材料, 且自由曲面有较大的曲率变化和多变 的曲率中心,该领域除了采用超精密磨削、研磨及抛光技术外,还多采用计算机控制 光学表面成形等技术实现光学自由曲面的加工。 国内外学者对各种硬脆材料的磨削机 理、加工工艺、加工设备、磨削力、磨削热、砂轮磨损等问题进行了广泛而深入 的研 究,相继研发出了高速磨削、缓进给磨削、镜面磨削、恒压力磨削和延性域磨削等高效磨削工艺,对光学自由曲面加工需要多轴联动的超精密数控机床,例如,美国摩尔 公司的超精密五轴数控车床 司的精密 五轴机床等采用单点金刚石车削或铣削等加工技术实现自由曲面的加工。 工设备的发展和现状 近年来, 变角度复杂曲面 零件的加工技术由于多轴联动数控加工中心的应用得到了突 破。国外多轴数控切削技术发展很快, 床已经从三轴发展到十轴。日本研制的 五面加工机床采用复合主轴头,可实现 4 个垂直平面、任意角度的倾斜面和倒锥孔的 加工。德国德马吉公司生产的 列加工中心可由 统控制、接或间接控制,在一次装夹下完成五面加工。另外,随着数字化光电技术的高速发 展,精密多轴曲面磨床的技术性能得到改善。瑞士的罗诺曼迪克有限公司研 5 究开发的 高精度 轴工具磨削中心配装了光学装夹,每个磨削砂轮的位置在机床 上都可以在线测量。 近年来,我国在多轴数控机床的研制方 面也取得了很大的发展。沈阳机床厂研制 生产的 门式五轴镗铣加工中心应用于大型叶轮等复杂曲面高速、精密加 工。 济南二机床集团有限公司研制生产的 五轴联动定梁龙门 (双龙门 )移动 数控镗铣床,可以完成对多种叶片、螺旋桨、金属模具等大型复杂曲面的精密加工。 北京机电院与东方汽轮机厂联合开发了五轴联动大型叶片加工中心, 可一次装夹完成 60 轮机首末级叶片的加工。齐齐哈尔二机床厂、清华大学和哈尔滨电机厂有限 责任公司联合研制了新型龙门式五轴联动混合机床,实现了三维立体曲面的 高速切 削,成功加工出三峡工程左岸水轮发电机组特大型水泵叶片。 3 国内存在的问题 进入 21 世纪以来,复杂曲面加工技术领域作为机械制造的重要组成部分 ,在我国虽然已经取得了长足的进展 ,但是与国际先进水平仍然存在很大差距,主要表现在以下几个方面。 ( 1)高档多轴数控机床主要依赖与进口。复杂零件变角度曲面结构的多样化,复杂化以及高精度化需要依靠多轴数控切削加工来实现。我国对多轴数控机床的研究与起步较晚,虽然已经开发了一些多轴数控机床,但在质量,功能和性能等方面还有待提高,其中一些关键零部件,特别是支承系统和 控制系统,在线检测系统主要还依赖进口。 ( 2)变角度复杂曲面数控加工软件有待进一步开发。近年来虽然在变角度复杂曲面建模和切削加工方面的研究取得了一定的成果,但在变角度复杂曲面数控切削软件方面仍需要努力,有的机床公司虽然开发了多轴数控机床,但在开发数控加工软件方面显得力量不够,数控加工软件问题没有彻底解决,使得整机的应用受到了严重影响,针对工具研究较多,但很少从多轴联动变角度复杂曲面形状加工路径生成的角度去研究问题。 ( 3)变角度复杂曲面检测技术及仪器设备及研究有待加强。变角度复杂曲面的加工虽然是按照零件设计 中所描述的结构特征及结构尺寸进行的,但由于加工过程中变角度复杂曲面的特征表面的形成过程非常复杂,且往往会出现干涉现象。 由于复杂形状的零件具有形状 复杂的功能表面,在检测与这些功能表面有关的零件结构参数时,传统的检测方法难 以实现,只能采取间接测量的方式,但必须得到零件在法剖面及端截面内的截形,按 照这样的方法实际操作起来十分困难,一些高档的检测设备仍然依赖进口。因此,需 要探讨更有效的检测方法,研制高档的检测仪器设备。 6 三 总结 (1) 复杂曲面广泛应用于航空、航天、航海、模具、工具、能源、交通等领域 , 它作为机械制造的重要组成部分,在我国虽然已经取得了长足的进展,但是与国际先 进水平仍然存在很大差距,其发展对提高我国机械设计与制造水平具有重要的理论意义和应用价值。 (2) 近年来,随着计算机技术、自动控制技术的发展,特别是多轴数控加工技术 在复杂曲面加工中的广泛应用,从曲面造型、反求技术等的复杂曲面设计到光学自由 曲面、复杂刀具等的曲面加工技术,复杂曲面设计和加工技术有了突破性的发展。 (3) 对复杂曲面质量的要求带动了复杂曲面加工设备的进一步发展, 复杂曲面多 轴联动加工技术也日趋成熟。我国对多 轴数控机床的研究与开发起步较晚,虽然已经 开发了一些多轴数控机床,但是,还应该加强对机床关键零部件等功能部件、配备智 能化技术和高性能数控系统的多轴数控机床的研究和开发。 四 参 考 文 献 1 孙大涌 . 先进制造技术 M. 北京:机械工业出版社, 2 刘雄伟 . 数控加工理论与编程技术 M. 北京:机械工业出版社, 3 周建忠,张永康 . 激光加工技术在汽车车身制造中的应用 J. 电加工与模 具, 4 焦向东,贾永田 . 基于快速原型技术的金属模具制造发展现况 J. 制造技术与机床 5 赵玉刚,周锦进 . 新型的复杂曲面磁粒光整加工机床 J 6, . in / 2003, 2003: 1 41720. 7 刘浩 . 面间的最短距离 D. 南京:南京航空 航天大学, 8 潘 俊 . 线及 有 理 线 插 值及 其 应 用 D. 上 海: 复 旦 大学 , 9 吴宗敏 . 径向基函数、 散乱数据拟合与无网格偏微分方程数值解 J. 工程 数学学报, 10 陈发来 . 双二次 面的正性与凸性 J. 高校应用 数学学报, 11 范树迁 . 反求工程中自由形状模型的美化技术 D. 杭州:浙江 大学, 12 朱永强,鲁聪达 . 自由曲线曲面造型技术的综述 J. 中国制造业信息化 13 柳晓燕, 冯峰 . 基于能量优化的 面几何特征修改 J. 计算机工程 与 应 用 研究内容: 1 用 造工程师软件 绘制 变角度曲面 零件三维、工程图样; 2人机交互设计零件的铣削加工工艺,编写 变角度曲面零件 的工艺过程卡和工序卡。 3在 造工程师 平台上 生成数控 程序,格式符合机床 数控 系统( 格式 ) 7 4在 微机平台 机上图形仿真刀具运动轨迹; 5完成本课题设计说明书 , 字数 不少于 字; 6上交毕业设计资料纸质版和电子版各一份。 实验方案: 我想我的工作方案可以大致分为以下步骤: 首先是对我的课题的分析,了解我所设计的课题是关于哪些方面的,需要掌握一些什么知识,研究的方向。 其次是在完成了课题分析后,就是开始学习相关知识和收集有关课题的资料,完了以后完成 开题报告 。 课题的工作方案而后就是开始进行设计了 , 首先就是选两个合适的 模具 零件,我会对造工程师软件 对它进行三维造型,这样有利于我对所需要加工的 模具 更了解。而且还用 出它的二维图,这样有利于数据的研 究。 绘图完成后,我会根据机械制造工艺学课程设计指导书和零件工艺手册对上下模 具进行主要工艺的编写。 再依据完成 的模具 的工艺路线,利用 造工程师软件 对其进行实体加工,加工 过程中依据实际情况选择合适的刀具、主轴转速、切削用量、进给量、决定粗加工和 精加工的次数等等。 在加工过程中记录每一步的完成, 形成一个整体 的仿真加工 过程。 加工完成后,利用 造工程师软件 打印出 数控 机床所需要的加工程序,并且对其检查和修改,完成符合机床的 数控 程序。 最后把所有的资料整理好,给老师检查,并及时改正老师指出的 错误和设计不足的地方,把毕业设计完善。对于 模具 零件的工艺设计和 仿真加工 研究有一定的困难。对于应用到的教学软件,我会更加认真的去学习它,如 造工程师软件 等。 由于对于 模具 我不了解, 我会花大量的时间去查阅相关书籍和上网查找有用的资 料 , 这样对于 我数控 加工会有很大的帮助。 对于 数控加工,由于学习的机床有限我会去学习多一点系统的编程,如西门子准课备题如研何究解有决无困难或法拉克。对于设计过程中遇到的问题,我会多和同学探讨,更多的是会向我的指导老师请教,在老师的指导下我会认真的学习老师 要求我所需要掌握的知识,积极改正错误。 我想在以上的基础上,我只要肯用心去设计,肯花时间下去学习,特别是在这次 寒假时间比较长,我会把我主要的时间都花在毕业设计上和去学习一些相关知识,我想应该能顺利完成毕业设计任务 。 一、 目标、主要特色及工作进度 目标 灵活使用 真加工软件,通过 造工程师仿真加工软件 的多轴加 8 工功能 解决变角度曲面零件在数控仿真加工中的关键技术问题,学会编写变角度曲面的加工工序以及加工程序, 利用 造工程师 软件对其进行实体加工,加工过程中依据实际情况选择合适的刀 具、主轴转速、切削用量、进给量、决定粗加工和 精加工的次数等等 掌握 铣削 加工的工艺流程,认真观察加工刀具的运动轨迹,学会 轨迹仿真、检验与修改 。了解 造工程师软件的 功能特点: 1、 特征实体造型; 2、 由曲面造型; 3、 两轴到五轴的数控加工; 4、 三轴加工方式; 5、 四轴到五轴加工方式(可选配置); 6、 支持高速加工; 7、 参数化轨迹编辑和轨迹批处理; 8、 生成加工工序单; 9、 通用后置处理; 10、最新技术的知识加工; 主要特色 具有基础性研究色彩;以 理论与实际操作结合 为主 ,实际应用在产品模具加工生产中。 工作进度 1 第 八 学期 1 周: 围绕课题进行资料收集,文献查阅熟悉课题: 2第 八 学期 2 周:作出 开题报告 ; 3第 八 学期 3 周:完成课题提纲的撰写工作; 4第 八 学期 4 周:绘制 变角度曲面 零件三维图样;计划进度 5第八学期 5 周:设计零件的制造工艺过程,编写两个零件的工艺过程卡和工序卡; 6第八学期 6 周: 图形仿真刀具运动轨迹 ,生成数控 程序; 7第八学期 6 周:中期检查; 8第八学期 7 周:完成论文撰写 ,提交指导教师审阅并修改; 9第八学期 8 周:评阅教师审阅并修改; 9 10 第八学期 9 周:准备答辩; 11第八学期 10 周:答辩小组审查; , 12第八学期 11:答辩及成绩评定。 五、参考文献 造工程师 P/胡松林主编 北京航空航天大学出版社 ,械绘图实用教程 / 张永茂 主编 机械工业出版社 ,李郝林主编 机械工业出版社 ,造工程师 控加工编程标准教程 /宋 卫科等编 北航大学出版社 2003 体设计 2006 时尚百例 / 袁巍等编 机械工业出版社 ,王道宏主编 浙江大学出版社 ,子图板 喜仓等主编。北京 :中国水利水电出版社 ,2004 8. 朱永强,鲁聪达 . 自由曲线曲面造型技术的综述 J. 中国制造业信息化 9. 孙大涌 . 先进制造技术 M. 北京:机械工业出版社, 10. 刘雄伟 . 数控加工理论与编程技术 M. 北京:机械工业出版社 变角度曲面数控仿真加工 学生姓名: 傅磊 班级: 0881054 指导老师: 冯占荣 摘要: 造工程师 使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制,不论是经验丰富的专业人员,还是刚接触 造工程师 的初学者, 能为您提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境,具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能,使您的设计更快,并获得更高的交互性能。 造工程师 支持网络环境下的协同设计,可以与 同管理或者其它主流 件集成工作。利用 造工程师 ,人人都能够更快地从事创新设计。 关键词: 造工程师;实体造型;数控加工; 指导老师签名: C fu 0881054 in no or to be to It to to or C/be in 南昌航空大学科技学院学士学位论文 毕业设计(论文) 题目 变角度曲面数控仿真加工 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 088105410 学 生 姓 名 傅 磊 指 导 教 师 冯 占 荣 南昌航空大学科技学院学士学位论文 前 言 本次设计是一次综合性的练兵设计,是对我们四年来所学知识的一次检验,在设计中既巩固了所学的知识,又为走向工作岗位奠定了良好的基础。因而,我们必须认真、谨慎、踏实、一步一步、绝不 马虎地完成设计。从而给四年大学生活画上一个完整的句号! 毕业设计是一个重要的教学环节,通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论的差异。在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力,把我们所学的课本知识与实践结合起来,起到温故知新的作用。 本次设计说明书包括方案设计、技术设计、工程图绘制三个阶段。按设计顺序又分为毕业实习、拟定方案、设计分析、编写说明书等。 本次设计中,得到了冯占荣老师的细心指导,在此表示衷心的感谢。 限于水平,在设计中还存在不少问题,敬请老师予以批评指正。 傅 磊 2012 年 5 月 20 日 南昌航空大学科技学院学士学位论文 目 录 1 使用软件和产品零件介绍 造的现代化 1 二维图尺寸加工尺寸说明分析 4 2 可乐瓶底 三维造型 型图 4 型方案 4 造型步骤 5 制截面线 5 成网格面 13 成直纹面 13 面实体混合造型 14 3 可乐瓶底凹体加工 工前的准备 17 定加工刀具 17 置设置 18 定加工毛坯 18 乐瓶底的知识加工 19 识库参数设置 20 识加工操作 23 乐瓶底的常规加工 25 高粗加工刀具轨迹 26 加工参数加工刀具轨迹 27 迹仿真、检验与修改 28 成 G 代码 29 成工序单 30 4 可乐瓶底凸体的造型和加工 面实体凸体造型 32 乐瓶底凸体加工 33 南昌航空大学科技学院学士学位论文 工前的准备 33 置设置 34 定加工毛坯 35 乐瓶底凸体的知识加工 35 识库参数设置 33 识加工操作 39 乐瓶底凸体的常规加工 40 高粗加工刀具轨迹 41 高精加工刀具轨迹 42 迹仿真、检验与修改 43 成 G 代码 44 成工序单 45 参考文献 46 致谢 47 附录 48 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 一 使用软件及产品零件介绍 造的现代化 随着模具制造的技能化逐步向科学化发展,原来依靠主模型和绘制图形 制造物体模具的传统方法也逐步由 端将数字描述物体形状转为加工轨迹的方法所取代。用电话线路遥控加工过程则又将模具制造科学化的水平推向一个新高度。 回顾以前,在加工物体时,必须绘制相近的蓝图和冲件精确尺寸制造的主模型。可以说模型是设计和制造模具的母型。再用铸造方法制造模具时,首先必须置备物体的样件。按照一定比例制成的模型称之为“靠模”,常被用作仿形加工中的母型,或作为 现实铣床加工轨迹的辅助模型。仿形铣床上的靠模指沿靠模轮廓形状移动,铣刀则按照靠模指的移动对模具材料进行铣削加工,仿出所需的模具型腔。现在的加工方法的作用发生了根本性的变化。由客户所提供的 动缴纳高出物体的冲压模具和进行塑料板材模压成型和型腔模具。虽然用这种新工艺能比以往方法更精确地加工出模具的两对合面,但对于压型还要进行试膜,并对试样进行测量。通常由 后由防止磨损整块和其他零件与主要型腔面向配合。 各种 模具设计和生成 可以提供用于改进铸造品质的有限元分析和模具的热性能分析,实际上,任何客户的数据库都不易直接被输入,或者通过转换以后输入。从而给客户提供了极大的方便。 在这次设计中我选择的是 造工程师软件,它是国内自主版权加工软件的代表,是北航海尔软件公司及北京航空航天大学科技实力的具体体现,是取代国外软件的最佳选择。 随着全球制造业向中国的转移,以及我国加入 业面临的将是一个全球化的市场与竞争。为了能在激烈的国际竞争中赢得先机,您需要一个能适 应中国国情,而且能与国际先进技术接轨的创新三维设计软件,这就是 企业参与国际化竞争的必备工具。突出表现在微机运行环境,全中文界面,功能菜单高度集成,使用大众化,例如 子图版即源于 造工程师的技术;齐全的加工类型,满足国内现用的进口,国产各类数控机床,适应不同的加工指令代码;精确的曲面造型南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 功能和齐全的曲合类型、高效的曲面编辑功能;直观的真实加工模拟功能灵活 设置加工参数及对到轨迹的编程功能。选取机床 类型自动生成缴纳高程序;实现在线加工,克服了长程序分段加工的麻烦;利用 式文件,可接受其他护了用户投资,便于进行对外生产技术协作;全面的技术服务支持。从实践看, 造工程师是微机上的加工软件,但它不是低水平的代名词,它代表一种发展潮流,一种蓬勃活力,其功能丝毫不亚于国外的知名的工作站及软件。它的性能定位是满足企业对 术的使用要求,它既是于大多大型国家骨干企业也是与小型国有、乡镇企业,即适于工作站及老用户实现向微机过渡,也更适于众多新用户使 用。 造工程师 使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制,不论是经验丰富的专业人员,还是刚接触 造工程师 的初学者, 能为您提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境,具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能,使您的设计更快,并获得更高的交互性能。 造工程师 支持网络环境下的协同设计,可以与 同管理或者其它主流 用 人人都能够更快地从事创新设计。 能特点: 1、 特征实体造 型; 2、 3、 两轴到五轴的数控加工; 4、 三轴加工方式; 5、 四轴到五轴加工方式(可选配置); 6、 支持高速加工; 7、 参数化轨迹编辑和轨迹批处理; 8、 生成加工工序单; 9、 通用后置处理; 10、最新技术的知识加工; 造工程师专门提供了知识加工功能,针对复杂曲面加工,为用户提供一种零件整体加工思路,用户只需观察出零件整体模型是平坦或是陡峭,运用老工程师的加工经验,就可以快速地完成加工过程。老工程师的编程和加工经验是靠知识库的参数设置来实现的。知识库参数的 设置应由有丰富经验的编程和加工经验的工程师来完成,设置好后可以存为一个文件,文件名可以根据自己的习惯任意设置。有了知识南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 库加工功能,就可以使老的编程者工作起来更轻松,也可以使新的编程者直接利用已有的加工工艺和加工参数,很快地学会变成,先进行加工,在进一步深入学习其他的加工功能。 系统 配置 要求 : 操作系统: 000/ 最小配置: 256存, 700232形卡。 基本配置: 512存, 2X 500图形卡(在文件小于 10 推荐配置: 上内存, 以上 (最好 中档工作站,(在文件小于 300 1 X 2000 高档配置: 4存, 2X 3000图形卡。 二维图加工尺寸说明分析 本课题的已知条件: 如图 1南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 图 1可乐瓶底曲面造型的二维图 这张图纸是 一个可乐瓶底曲面图 ,它是在一个长 37的矩形,经过 轴的偏移、裁剪、删除,再根据有效的尺寸进行画圆操作,修改到要求的尺寸 ,最后经过平面镜像、曲线组合、阵列、网格面等命令做成。 二 可乐瓶 底 的三维造型 造型图 南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 可乐瓶的三维造型图如图 2 图 2乐瓶底曲面造型、凹模 型 腔造型和凸模造型 造型方案 可乐瓶底的曲面造型比较复杂,它有五个完全相同的部分。用实体造型不能完成,所以利用 造工程师强大的曲面造型功能中的网格面来实现。其实我们只要做出一个突起的两根截面线和一个凹进的一根截面线,然后进行圆形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线。然后使用网格面功能生成五个相同部分的曲面。可乐瓶底的最下面的平面我们使用直纹面中的点曲线方式来做,这样做的好处是在做加工时两张面(直纹面和网格面)可以一同用参数线加工 。最后以瓶底的上口为准,构造一个立方体实体,然后用可乐瓶底的两张面把不需要的部分裁剪掉,就可以得到我们要求的凹模型腔。 型步骤 打开 图 2 制截面线 1、按下“ 将绘图平面切换到 南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 图 2 程师软件的界面 2、 单击曲线工具中的“矩形”按钮 ,在界面左侧的立即菜单中选择“中 心 _长 _宽”方式,输入长度 度 37,光标拾取到坐标原点,绘制一个 7的矩形,结果如图 2 图 2绘制矩 形 3、 单击几何变换工具栏中的“平移”按钮 ,在立即菜单中输入 后拾取矩形的四条边,单击鼠标右键确认,将矩形的左上角平移到原点( 0,0,0),结果如图 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 2平移后矩形 道原点 4、单击曲线工具栏中的“等距线”按钮 ,在立即菜单中输入距离 3,拾取矩形的最上面一条边,选择向下箭头为等距方向,生成距离为 3 的等距线,结果如图所示2 图 2绘制等距线 5、相同的等距方法,生成如图所示尺寸标注的各个等距线,结果如图 2 图 2绘制各等距线 6、 单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮 ,拾取需要裁剪的线段,结果 如左图所示,然后单击“删除”按钮 ,拾取需要删除的直线,按右键确认删除,结果如图 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 图 2剪切直线 7、 作过 1相切的圆弧。单击 “圆弧”按钮 ,选 择“两点 _半径”方式,拾取 和 ,然后按空格键在弹出的点工具菜单中选择“切点”命令,拾取直线 作过 且与直线 切,半径 R 为 6 的圆 击 “整圆”按钮 ,拾取直线 一步中点工具菜单中选中了“切点”命令),切换点工具为“缺省点”命令,然后拾取 ,按回车键输入半径 6。 作过直线端点 6的切点的直线。单击 “直线”按钮 ,拾取 换点工具菜单为“切点”命令,拾取圆 一点,得到切点 果如图 2 图 2制圆和直线 8、 作与圆 5,半径为 6的圆 击 “整圆”按钮 , 选择“两点 _半径”方式,切换点工具为“切点”命令,拾取 换点工具为“端点”,拾取 回车键输入半径 6。 作与圆弧 ,过直线 4 的交点,半径为 6的圆 击 “整圆”按钮 ,选择“两点 _半径”方式,切换点工具为“切点”命令,拾取圆弧 换点工具为“交点”命令,拾取 4 得到它们的交点;按回车键输入半径 6。 1 3 2 昌航空大学科技学院学士学位论文 9 作与圆 2 相切,半径为 50的圆弧 击 “圆弧”按钮 ,选择“两点 _半径”方式,切换点工具为“切点”命令,拾取圆 回车键输入半径50,结果如图 2 图 2绘制圆 3 9、 单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮 和“删除 ”按钮 ,去掉不需 要的部分。在圆弧 单击鼠标右键选择“隐藏”命令,将其隐藏掉,结果如图 2 图 2隐藏圆弧 0、 按下 后再按 11、 单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮 ,在立即菜单中选择“拷贝”方式,输入角度 ,拾取坐标原点为旋转中心点,然后框选所有线段,单击右键确认,结果如图 2示。 1 3 2 3 3 4 昌航空大学科技学院学士学位论文 10 图 2旋转拷贝 12、 单击 “删除”按钮 ,删掉不需要的部分。按下 向键旋转视 图。 观察生成的第一条截面线。单击“曲线组合”按钮 ,拾取截面线,选择方向,将其组合一样条曲线,结果如图 2 图 2生成第一条截面 至此,第一条截面线完成。因为作第一条截面线用的是拷贝旋转,所以完整地保留了原来绘制的图形,我们只需要稍加编辑就可以完成第二条截面线。 13、 按 击“线面可见”按钮 ,显 示 面隐藏掉的圆弧 拾取确认。然后拾取第一条截面线单击右键选择“隐藏”命令,将其隐藏掉,结果如图 2 第一条截面线 南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 图 2显示圆弧 14、 单击 “删除”按钮 ,删掉不需要的线段。单击“曲线过渡”按钮 , 选择“圆弧过渡”方式,半径为 6,对 15、 单击“曲线组合”按钮 ,拾取第二条截面线,选择方向,将其组合 一样条曲线,结果如图 2 图 2生成第二条截面线 16、 按下 后再按 17、 单击 “圆弧”按钮 ,选择“圆心 _半径”方式,以 端点为圆心,拾取截面线的两端点为半径,绘制如图所示的两个圆,结果如图 2 3 第二条截面线 南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 图 2圆心 _半径方式绘制两个圆 18、 删除两条直线。单击“线面可见”按钮 ,显示前面隐藏的第一条截面 线。 19、单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮 ,在立即菜单中选择“拷贝”方式,输入角度 ,拾取坐标原点为旋转中心点,拾取第二条截面线,单击右键确认 ,结果如图 2示。 图 2旋转拷贝第二条截面线 可乐瓶底有五个相同的部分,至此我们完成了其一部分的截面线,通过阵列我们就可以得到全部,这是一种简化作图的有效方法。 20、 单击“阵列”按钮 ,选择“圆形”阵列方式,份数为 5,拾取三条截 面线,单击鼠标右键确认,拾取原点( 0,0,0)为阵列中心,按鼠标右键确认,立刻得到如图 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 图 2圆形阵列 至此为构造曲面所作的线架已经完成 。 生成网格面 按 击曲面工具栏中的“网格面”按钮 ,依次拾取 条,按鼠标右键确认;再依次拾取 V 截面线共 15条,按右键确认,稍等片片刻曲面生成,结果如图 2 图 2 生成网格面 生成直纹面 底部中心部分曲面可以用两种方法来做:裁剪平面。直纹面(点 +曲线)。这里用直纹面“点 +曲线”来做,这样的好处是在做加工时,两张面(网格面和直纹面)可以一同用参数线来加工,而面裁剪平面不能与非裁剪平面一起来加工。 1、 单击曲面工具栏中的“直纹面”按钮 ,选择“点 +曲线”方式。 依次拾取 V 截面线共15 条 依次拾取U 截面线共 2 条 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 2、 按空格键在弹出的点工具菜单中选择“圆心”命令,拾取底部圆,得到 先圆心点,再拾取圆,直纹面立即生成,结果如图 2 图 2生成直纹面 3、 选择“设置”“拾取过滤设置”命令,取消图形元 素的类型中的“空 间曲面”项。然后选择“编辑”“隐藏”命令,框选所有曲线,按右键确认,就可以将线框全部隐藏掉,结果如图 2 图 2隐藏线框 至此可乐瓶底的曲面造型已经作完。下一步的任务是如何选用曲面造型造出实体。 曲面实体凹体混合造型 造型思路:先以瓶底的上口为准,构造一个立方体实体,然后用可乐瓶底的两张面(网格面和直纹面)把不需要的部分裁剪掉,得到我们要求的凹模型腔。多曲面裁剪实体是 1、 单 击特征树中的“平面 选定平面 图 2示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 图 2选平面 2、 单击“绘制草图”按钮 ,进入草图状态,在选定的基准面 上 绘制草图。 3、 单击曲线工具栏中的“矩形”按钮 ,选择“中心 _长 _宽”方式,输入长度 120,宽度 120,拾取坐标原点( 0,0,0)为中心,得到一个 120 120的正方形,结果如图2图 2绘制正方形 4、 单击特征生成工具栏中的“拉伸” 按钮 ,在弹出的“拉伸”对话框中,输入深度为 50,选中“反向拉伸”复选框,单击“确定”得到立方实体 ,结果如图 2示。 图 2反向拉伸 5、 选择“设置”“拾取过滤设置”命令,在弹出的对话框中的“拾取时的导航加亮设置”项选中“加亮空间曲面”,这样当鼠标移到曲面上时,曲面的边缘会被加亮。同时为了更加方便拾取,单击“显示线架”按钮 ,退出真实咸显示,进入线架显示,可以直接点取曲面的网格线,结果如图 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 图 2线架显示 6、 单击特征生成工 具栏中的“曲面裁剪除料”按钮 ,拾取可乐瓶底的两个曲面,选中对话框中“除料方向选择”复选框,切换除料方向为向里,以便得到正确的结果,结果如图 2 图 2曲面裁剪除料 7、 单击“确定”,曲面除料完成。选择“编辑”“隐藏”命令,拾取两个 曲面将其隐藏掉。然后单击“真实感显示”按钮 ,造型结果如图所示 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 图 2真实感显示 三 可乐瓶底凹体加工 加工前的准备工作 设定加工刀具 1、选择“应用”“轨迹生 成”“刀具库管理”命令, 弹出“刀具库管理”对话框,如图 3 图 3刀 具 库管理对话框 2、 增加铣刀,这里可以任意增加刀具和删除刀具。单击“增加铣刀”按钮,在对话框中输入铣刀名称,如图 3具名称可以任意给,只要自己好识别就可以了。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 图 3入铣刀名称 后置设置 : 用户可以增加当前使用的机床,给出机床名,定义适合自己机床的后置格式。系统默认的格式为 统的格式。 1、选择“应用”“后置处理”“后置设置”命令,弹出“后置设置”对话框。 2、增加机 床设置。选择 当前机床类型, 如图 3 图 3加机床设置 3、 后置处理设置。选择 “ 后置处理设置”标签,根据当前的机床,设置各参数,如图 3 南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 图 3后置处理设置 设定加工毛坯: 利用 曲面混合体下的 正方形,作为粗加工的轮廓 ,如图 3示 。 图 3选取粗加工的轮 廓 乐瓶底的知识加工 识库参数设置 南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 选择“设置”菜单中的“知识库设置”命令,弹出知识库设置”对话框, 如 图 3 图 3识库设置 设置加工模板参数: 1、 单击粗加工参数下的“参数修改”按钮,弹出“粗加工模板参数表”,设置各项参数如图 3示,具体粗加工参数的定义和 使用说明参见教材 造工程师 有关内容。 2、设置粗加工模板的“铣刀参数”,如图 3 图 3粗加工模板参数表 图 3设置铣刀参数 3、设置粗加工模板的“切削用量”如图 3示 。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 图 3设置切削用量参数 图 3设置陡峭区域参数 4、 确认“进退刀方式”、“下刀方式”和“清根参数”系统默认值。按“确 定”按钮退出参数设置。 设置半精加工模板参数: 单击 “知识库设置”对话框中半精加工参数的“ 陡区域参数 ” , 在 弹出 的“ 半精加工模板参数表 ” 对话框 中进行如图 3示的参数设置。此外,切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置和粗加工参数完全相同, 设 置精加工模板参数: 单击“知识库设置”对话框中精加工参数下的“陡区域参数”,在弹出 的“ 精加工 模板参数表”对话框中进行如图 3外,切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置与粗加工参数完全相同,精加工的加工余量为 0。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 图 3设置精加工模板参数表 保存设置好的加工参数: 设置好粗加工、半精加工和精加工的参数以后, 可以保存起来方便其他 工作人员的调用或其他类似零件的加工,单击 “ 知识库文件 ” 下的 “ 保存到文件 ” 按钮,弹出 “ 选择配置文件 ” 对话框,在对话框中输入文件名 “可乐瓶” ,单击 “ 保存 ”即可 ,结果如图 3示。 图 3输入文件名 这样,可乐瓶知识加工的参数设置就完成了,关闭“知识加工设置”对话框。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 23 知识加工操作 在前面可乐瓶 知识库模板参数设置的基础上,选择参数文件、零件的整体特征以及零件加工过程 完成可乐瓶的 加工。 1、 选择 “ 应用 ”菜单下的“ 知识加工 ” 命令,弹出 “ 知识加工向导 ” 对话框,如 图3第 1步中从右边的知识库文件列表中选择 “可乐瓶” ,该文件是本次加工所使用的模板文件。 图 3设置知识加工向导 如果模板中各项参数设置的都合理 , 那么只需要单击 “ 完成 ”按钮 ,就可以自动生成粗加工、半精加工、精加工刀具轨迹、 G 代码、加工工序单。编程工作就如此轻松的完成了。如果需要进一步的确认和修改加工参数,那么请单击 “ 下一步 ”按钮。 2、 单击 “ 下一步 ” 按钮,进入知识加工向导第 2步, 如图 3首先选择零件整体特征 “ 陡峭 ” ,然后 在毛坯设置下面单击“毛坯轮廓”按钮,返回到编辑区,拾取设定加工范围中轮廓线,单击箭头选择链搜索方向后回到“知识加工向导”对话框;然后分别单击“毛坯顶层高度”和“毛坯底层高度”按钮,拾取可乐瓶形腔的顶点和底点,系统自动得到毛坯 顶层和底层高度的具体数值分别是 0和 南昌航空大学科技学院学士学位论文 24 图 3设置知识加工向导 如果 需要进一步确认和修改加工参数,那么请按“下一步”按钮,如果 上一步选择的加工模板需要更换,那么还可以再单击 “ 上一步 ”按钮 。总之,这几步操作是可以反复进行 。 3、 单击 “ 下一步 ” 按钮,进入知识加工向导的第 3步, 如图 3选择整体粗加工、半精加工和精加工三种加工方式中的一种或者多种,同时还可以根据实际需要再次修改或者设置加工参数,修改后的数值只对这一次加工起作用,不会更改加工模板的数值。 图 3设置加工参数 单 击 “ 完成 ” 后立即生成各加工过程的加工轨迹、加工代码以及加工工艺单 。可乐瓶的知识加工就完成了。知识加工生成的所有文件均放在文件名“重要资料”里面。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 25 可乐瓶底的常规加工 加工思路:等高粗加工、参数线加工。 根据加工零件的形状特点,难于用普通铣床进行粗加工,而用 造工程师软件,却是一件轻而易举的事。因为可乐瓶凹模型腔的整体形状较为陡峭,所以粗加工采用等高粗加工方式。然而采用参数线加工方式对凹模型腔中间的曲面进行精加工。 高粗加工刀具轨迹 1、 设置工艺参数。选择“应用”“轨 迹生成”“等高粗加工”,出现“粗加工参数表”对话框,在“粗加工参数”选项中如图 3示设置各项参数。注意毛坯类型选择“拾取轮廓”。 2、 设置切削用量。输入相应的主轴转速, F 进给速度,起止高度 60,安全 高度 50,单击“确定”,设置切削用量如图 3 3、选择“进退刀方式”和“下刀方式”选项标签,设定进退刀方式和下刀切入方式均为“垂直”如图 3 4、选择“铣刀参数”选项标签,选择铣刀为 刀,设定球刀的参数,如图 3 5、选择“清根参数”选项标签,设置清根参数,如图 3 图 3设置粗加工参数表 图 3设置切削用量 南昌航空大学科技学院学士学位论文 26 图 3置进退刀方式和切入方法 图 3置球刀参数 图 3置清根参数 6、 根据左下方的提示拾取轮廓,然后拾取曲面。拾取曲面可以按 W 键,全 部选中。按右键确认以后系统开始计算,稍候,得出轨迹如图 3示。 图 3拾取轮廓和曲面 7、 拾取粗刀具轨迹,单击右键选择“隐藏”命令,将 粗加工轨迹隐藏掉,以便观察南昌航空大学科技学院学士学位论文 27 下面的精加工轨迹。 精加工参数线加工刀具轨迹 可以直接加工原始的曲面,这样会显得更简单一点。也可以直接加工实体。但曲面截实体以后形成的实体表面比原始的曲面要多一些。本例内型腔表面为 5 张曲面。本例精加工可以采用多种方式,如参数线、等高线 +等高线补加工、放射性加工等。下面仅以参数线加工为例介绍软件的使用方法和注意事项。曲面的参数线加工要求曲面有相同的走向、公共的边界,选取位置要对应。 1、 选择“应用”“轨迹生成”“参数线加工”命令,弹出参数线加工 参数表,按照图 3示设置参数线加工参数。刀具和其他参数按粗加工的参数来设定。完成后单击“确定”按钮。 2、 根据状态栏提示拾取曲面,当把鼠标移到型腔内部时,曲面自动被加亮 显示,拾取同一高度的二张曲面后,按鼠标右键确认,根据提示完成相应的工作,最后生成轨迹,结果如图 3 3、 如果我把轨迹生成的功能灵活运用一下,也可以得到软件未提供的轨迹 生成方式。下面的放射状加工就是一例。用户可以试着去做,放射性加工如图 3 南昌航空大学科技学院学士学位论文 28 图 3设置参数线加工参数表 图 3生成轨迹 图 3放射状加工 轨迹仿真、检验与修改 1、单击“线面可见”按钮 ,显示所有已经生成的加工轨迹,然后拾取粗加工轨迹,按右键确认。 2、 选择“应用” “ 轨迹仿真”命令。在立即菜单中选择“拾取两点”方 式。拾取粗加工、精加工的刀具轨迹,按右键结束。 3、拾取两角点。拾取模具的两个对角点,系统立即将进行加工仿真结果如 图 3 南昌航空大学科技学院学士学位论文 29 3加工仿真 4、 仿真过程中,系统显示走刀速度。仿真结束后,拾取点观察仿真截面,结果如图3 图 3观察仿真截面 5、 单击鼠标右键,弹出“选择仿真文件”对话框,输入文件名,单击“保 存”,存储可乐瓶加工仿真的结果。 6、仿真检验无误后,单击“文件”“保存”,保存粗加工和精加工轨迹。 生成加工 G 代码 1、选择“应用”“后置处理”“生成 G 代码”命令,弹出“选择后置文件”对话框,填写加工代码文件名“可乐瓶底加工粗加工”,单击“保存”。 2、拾取生成的粗加工的刀具轨迹,按右键确认,立即弹出粗加工代码文件保存即可,结果如图 3 3、同样方法生成精加工 果如图 3 南昌航空大学科技学院学士学位论文 30 图 3粗加工代码文件保存 图 3生成精加工代码 生成工序单 1、 选择“应用”“后置处理”“生成工序单”命令,弹出“选择 话框,输入文件名“可乐瓶底加工”,单击“保存”。 2、 左下角提示拾取加工轨迹,用鼠标选取或用窗口选取或按“ W”键,选 中全部刀具轨迹,点右键确认,立即生成加工工艺单。生成和结果如图 3 加工轨迹明细单 南昌航空大学科技学院学士学位论文 31 序号 代码名称 刀具号 刀具参数 切削速度 加工方式 加工时间 1 可乐瓶底加工粗加工 5 刀具直径=刃长度=00 粗加工 1 22分钟 2 可乐瓶底加工参数线加工 5 刀具直径=刃长度=00 参数线 23分钟 图 3生成加工轨迹明细单 究竟用哪一种加工方式来生成轨迹,要根据所要加工形状的具体特点,不能一概而论。对于本题来说,参数线方式加工效果最好。最终加工结果 好坏,是一个综合性的问题,它不单纯决定于程序代码的优劣,还决定于加工的材料,刀具,加工参数设置,加工工艺、机床特点等等。几种因素配合好了我们才能够得到最好的加工结果。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 32 四 可乐瓶底凸体的造型和加工 曲面实体凸体造型 造型思路:先调出可乐瓶底的曲面造型,因为它是开口向上的,要想加工凸面,除非把它旋转到开口向下,最后在设置参数进行加工,就得到我们要求的凸模。平面旋转是 图 4可乐瓶底曲面造型图 1、 先调出上次绘出的可乐瓶底的曲面造型,如图 4 2、单击曲线工具栏中的“矩形”按钮 ,选择“中心 _长 _宽”方式,输入长度 100,宽度 100,拾取坐标原点( 0,0,0)为中心,得到一个 100 100的正方形,结果如图4 图 4绘制正方形 3、 单击几何交换栏中的“旋转”按钮 ,在界面左侧的立即菜单中选择“移 动” 输入角度 180 ,光标拾取上步画的 100 100正方形的对角线 ,然后拾取可乐瓶底的两个面(直纹面和网格面)右击确定,结果如图 4 南昌航空大学科技学院学士学位论文 33 图 4曲面旋转 可乐瓶底凸体加工 加工前的准备工作 设定加工刀具: 1、选择“应用”“轨迹生成”“刀具库管理”命令, 弹出“刀具库管理”对话框,如图 4 图 4具库管理 对话框 2、 增加铣刀,这里可以任意增加刀具和删除刀具。单击“增加铣刀”按钮,在对话框中输入铣刀名称,如图 4具名称可以任意给,只要自己好识别就可以了。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 34 图 4输入铣刀名称 后置设置 : 用户可以增加当前使用的机床,给出机床名,定义适合自己机床的后置格式。系统默认的格式为 统的格式。 1、选择“应用” “后置处理”“后置设置”命令,弹出“后置设置”对话框。 2、增加机床设置。选择 当前机床类型, 如图 4 图 4增加机床设置 3、 后置处理设置。选择 “ 后置处理设置”标签,根据当前的机床,设置各参数,如图 4 南昌航空大学科技学院学士学位论文 35 图 4后置处理设置 设定加工毛坯: 利用 曲面混合体下的 正方形,作为粗加工的轮廓 ,如图 4示 。 图 4选取粗加工的轮 廓 可乐瓶底凸体的知识加工 知识库参数设置 选择 “ 设置 ”菜单中的“ 知识库设置 ” 命令,弹出 “ 知识库设置 ” 对话框 ,如下图 4这一项操作主要为以后的知识加工中的粗加工、半精 加工、精加工预先设置好合理的加工工艺参数 ,完成后单击 “ 保存到文件 ” 按钮,存南昌航空大学科技学院学士学位论文 36 储为模板文件,自动存放在安装目录中 件夹下。文件名根据自己的需要和方便来选取,没有任何限制。其中已有的几个模板文件只是作为一个例子存放在那里,并非是我们已经为用户定制好的模板。 图 4知识库设置 设置粗加工模板参数 : 1、 单击粗加工参数下的 “ 参数修改 ” 按钮,弹出 “ 粗加工模板参数表 ” ,在 参数表中填写粗加工的各项参数 如图 4 ,具体粗加工参数的定义和使 用说明参见教材 造工程师 有关内 容。 2、设置粗加工模板的“铣刀参数”,如图 4 图 4粗加工模板参数表 图 4设置铣刀参数 3、 设置粗加工模板的“切削用量”,如图 4 南昌航空大学科技学院学士学位论文 37 图 4设置切削用量参数 4、 确认“进退刀方式”、“下刀方式”和“清根参数”系统默认值。按“确 定”按钮退出参数设置。 设置半精加工模板参数: 单击 “知识库设置”对话框中半精加工参数的“ 陡区域参数 ” , 在 弹出 的“ 半精加工模板参数表 ” 对话框 中进行如图 4示的参数设置外,切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置和粗加工参数完全相同。 图 4设置陡区域参数 设置精加工模板参数: 南昌航空大学科技学院学士学位论文 38 单击“知识库设置”对话框中精加工参数下的“陡区域参数”,在弹出 的“ 精加工 模板参数表”对话框中进行如图 4外,切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置与粗加工参数完全相同。 图 4设置精加工模板参数表 保存设置好的加工参数,结果如图 4 图 4保存加工文件 设置好粗 加工、半精加工和精加工的参数以后, 可以保存起来方便其他工作人员的调用或其他类似零件的加工,单击 “ 知识库文件 ” 下的 “ 保存到文件 ” 按钮,弹出“ 选择配置文件 ” 对话框,在对话框中输入 文件名“可乐瓶底实体加工” ,单击 “ 保存 ” 即可。 对于初学者或者加工任务比较繁忙的 工程师 , 不需要进行上面的参数设置工作,南昌航空大学科技学院学士学位论文 39 直接从文件中读取其他工程师保存好的加工参数即可。单击 “ 知识库文件 ” 下的 “ 从文件读取 ” 按钮,弹出 “ 选择配置文件 ” 对话框,在对话框中选择保存好的加工 参数文件,然后单击 “ 打开 ”按钮 即可。 这样,可乐瓶知识加工的参数设置就完成 了,关闭“知识加工设置”对话框。 知识加工操作 在前面可乐瓶 知识库模板参数设置的基础上,选择参数文件、零件的整体特征以及零件加工过程 完成可乐瓶的 加工。 1、 选择 “ 应用 ”菜单下的“ 知识加工 ” 命令,弹出 “ 知识加工向导 ” 对话框,如 图4第 1步中从右边的知识库文件列表中选择 “可乐瓶实体加工” ,该文件是本次加工所使用的模板文件。 图 4设置知识加工向导 2、 单击 “ 下一步 ” 按钮,进入知识加工向导第 2步, 如图 4首先选择零件整体特征 “ 陡峭 ” ,然后 在毛坯设置下面单击“毛坯轮 廓”按钮,返回到编辑区,拾取设定加工范围中轮廓线,单击
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